Насадка для тепломассообменных аппаратов Советский патент 1989 года по МПК B01D53/20 

Изобретение относится к насадкам тепломассообменных аппаратов для систем газ (пар) - жидкость, обеспечиваю щих проведение процессов адсорбции, десорбции, ректификации, увлажнения и осушки газа в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности „

Целью изобретение является интенси фикация процессов тепломассообмена за счет увеличения удельной поверхности и улучшения омьшаемости внутренних поверхностей и материалосбережение.

На фиг. 1 изображена предлагаемая насадка, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид слева; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - схема к расчету насадки; на фиг. 5 - насадка аксонометрия.

Насадка содержит по два цилиндрических сектора 1 с зазором 2 с каждой стороны от соединяющей их перегородки 3. Оси размещенных по разные стороны от перегородки цилиндрических секторов расположены под прямым углом одна к другой. Насадка снабжена сужающимися воронками 4 прямоугольного сечения, поверхности 5 которых сопряжены с цилиндрическими секторами по касательной, а горловины 6 направлены внутрь насадки к перегородке. Цилиндрические секторы, расположенные С одной стороны перегородки, выполнены так, что их оси параллельны между собой и плоскости перегородки.

Цилиндрические секторы, поверхности воронок и перегородка могут быть выполнены перфорированными.

Заготовка насадки имеет крестообразную форму, основание и лучи которой представляют собой одинаковые квадраты со стороной а. Цри изготовлении таких заготовок из листа методом штамповки отходы материала практически отсутствуют, что обеспечивает материалосбережение.

Насадка работает следующим образом.

Элементы насадки загружают в аппарат внавал и размещают на опорной решетке. Газ подают в аппарат под решетку. Жидкость подают на слой насадки сверху, Перемепщясь сверху вниз, жидкость омывает поверхность элементов насадки, контактирует с газом, движущимся противотоком. При этом между газом и жидкостью протекают процессы тепломассообмена.

Длина цилиндрического сектора, опирающегося на угол tsi (фиг, 4) равна стороне а квадрата луча крестообразной заготовки.

Следовательно

;.JO

iao°

Откуда

R ш ;: 1.-180 й- об

(1)

где R - радиус цилиндрического сектора.

Для удобства расчета насадок различного размера пользуются безразмерными величинами, отнесенными к а и обозначенными соответствующими буквами с чертой над ними.

Длина хорды С (в безразмерной форме) определяется по известной формуле

(2)

R а

а 1,

Высота треугольника bed по теореме Пифагора равна

R

Ч

(С)

(---) (. 2

(3)

где Н ---,

-L . а

Углы авны

Ч . V

51526784

В согласно (фиг. 4J

гф г ом н пе 1К г-7ки

90° - 2

1Н

arcsin -- arccos-p-; 13 - Ч + (.

Зная угол RJ г зходят координаты центра цилиндрического сектора

X Rsi-iR; у Rcosii

Ширина Ш, высота В и глубина воронки л определяются из выражений

Ш 2R l+cos(270°-c/.-B)-t-S ; (9) В 2(R+y);(10)

-|- - Н .(11)

Полу1 1енные по формулам (1)-(11) величины справедливы для любого типе- 0 размера насадок. Чтобы получить размеры для конкретного типоразмера насадки нужно соответствунлцие величины (с чертой сверху) умножить на а.

В табл. 1 приведены безразмерные 35 параметры насадок, рассчитанные по формулам (1)-(11), позволяющие рассчитать любой типоразмер насадки при заданной стороне квадрата а лучей крестообразной заготовки, величине зазора 40 а и выбранном угле об , на который опирается цилиндрический сектор,

Данные табл. 1 показывают, что оптимальным диапазоном центральных углов цилиндрических секторов является 45 об 160-180. При od 160° слишком мала глубина воронки л и ее пропускная способность. При глубина воронки чрезмерно возрастает и уве50

В предлагаемой насадке использую ггособ улуч иет я смячивпемости ее внутренних поверхностей, конструкци к оторой снтбжена С1 :ммстр11чн1.гми отно сительно осей насадки с тк а юнги ми с я в уочками прямо гольного сечеш1я, гор ловины ее обращены внутрь насадки к перегородке, по жи кость затекает внутрь насадки практически при любой ее ориента1ШТ1 в аппарате. Этот способ не сопровождается уменьшением удельной поверхности и увеличением отходов материала при изготов ле1ти насадки.

Сравнитатьные характеристики пред лагаемой и известной насадок при оди наковых их гаРаригах, без перфорации одкнаковьсс зазорах 0,1 и равенстве площадей поверхностей одной ворон ки предлагаемой насадки и вырезов из вестной насадки представлены в табл.

Из табл. 2 видно, что у предлагае мой насадки по сравнению с известной при отсутствии отходов материала при изготовлении удельная поверхность на 9% больше.

личивается неорошаемая наружная поверхность нижней воронки.

При изготовлении заготовки предлагаемой неперфорированной насадки отходы материала практически отсутствуют. При изготовлении заготовки извест-55 еще намного увеличить, регулируя со- ной неперфорированной без косых ере-отношение ко ичества жидкости, попазов насадки отходы материала состав-дающей внутрь насадки и стекающей по

ляют 9,8%.наружным поверхностям.

Причем приведенньш пример предлагаемой насадки не является пределом. Плошадь поверхностей воронок можно

30

- 0

35 40

4550

Интенсивное г т. 1 еплом; сс;побмеи);Ь1х гфоцессов завнсиг не только от 4iiCTi:i геометрической поверхности,но и от смоченной поверхности, от степени омываемости внутренних поверхностей насадки. Смоченная поперхность степень омываемости внугренних поверх- 1Кх:тей при прочих равных условиях за- от консгрукгщи элементов насадки.

В известной насадке используют способ улучшения смачиваемости (омы- паемости) ее внугренних поверхностей путем вырезания части ее поверхности, ч го приводит к уменьшению удельной поверхности и увеличению отходов при изготовлерии насадки. Срезы выполнены на сторонах цилиндрических секторов по одну сторону перегородки (в одном полуцилинцре) , поэтом проницаемость жидкости внутрь насадки через вырезы имеет место при определенном ее расположении (кыреядми врерх).

В предлагаемой насадке используют ггособ улуч иет я смячивпемости ее внутренних поверхностей, конструкция к оторой снтбжена С1 :ммстр11чн1.гми относительно осей насадки с тк а юнги ми с я во- уочками прямо гольного сечеш1я, горловины ее обращены внутрь насадки к перегородке, по жи кость затекает внутрь насадки практически при любой ее ориента1ШТ1 в аппарате. Этот способ не сопровождается уменьшением удельной поверхности и увеличением отходов материала при изготов- ле1ти насадки.

Сравнитатьные характеристики предлагаемой и известной насадок при одинаковых их гаРаригах, без перфорации, одкнаковьсс зазорах 0,1 и равенстве площадей поверхностей одной воронки предлагаемой насадки и вырезов известной насадки представлены в табл.2.

Из табл. 2 видно, что у предлагаемой насадки по сравнению с известной при отсутствии отходов материала при изготовлении удельная поверхность на 9% больше.

еще намного увеличить, регулируя со- отношение ко ичества жидкости, попаПричем приведенньш пример предлагаемой насадки не является пределом. Плошадь поверхностей воронок можно

Площадь косых вьфезов в известном насадке составляет 24% от площади одного полуцилиндра и дальнейшее увеличение площади косых срезов вряд ли целесообразно.

Таким образом, в предлагаемой насадке упучщается смачиваемость внутренних поверхностей, степень их омы- ваемостью жидкостью, увеличиваются удельная поверхность насадки и интенсивность процессов тепло- и массо- обмена и снижаются отходы материала при изготовлении насадки за счет применения безотходной заготовки, что обеспечивает материалосбережение.

15267848

которой оси размещенных по разные стороны от перегородки цилиндрических секторов расположены под прямым углом одна к другой, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процессов тепломассообмена за счет увеличения удельной поверхности и улучшения омьшаемости внутренних поверхностей и материапосбережения, цилиндрические секторы выполнены с отогнутыми навстречу одна другой кромками с образованием воронок прямоугольного сечения горловины которых направлены к перегородке, а цилиндрические сектора, расположенные с одной стороны перегородки, выполнены с ося10

15

Изобретение относится к насадкам тепломассообменых аппаратов для систем газ(пар)-жидкость для проведения процессов абсорбции, десорбции, ректификации, увлажнения и осушки газов в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности. Целью изобретения является интенсификация процессов тепломассообмена за счет увеличения удельной поверхности и улучшения омываемости внутренних поверхностей и материалосбережений за счет снижения отходов материала при изготовлении насадки. Насадка содержит по два цилиндрических сектора 1 с зазором 2 с каждой стороны от соединяющей их перегородки 3. Секторы выполнены с отогнутыми навстречу одна другой кромками с образованием воронок 4 прямоугольного сечения, поверхности 5 которых сопряжены с цилиндрическими секторами по касательной, а горловины 6 направлены внутрь насадки к перегородке. Цилиндрические секторы, расположенные с одной стороны перегородки, выполнены так, что их оси параллельны между собой и плоскости перегородки. Цилиндрические секторы, поверхности воронок и перегородка могут быть выполнены перфорированными. Заготовка насадки имеет крестообразную форму, основание и лучи которой представляют собой одинаковые квадраты. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

Формула изобретения

ми, параллельными между собой и плоскости перегородки,

1

Таблица 1.

,В.25М 5.1.

Фиг.1

фиг.з

фиг. г

muz,ft